CN107354475B - 一种防铜氧化碳氢清洗方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防铜氧化碳氢清洗方法及其设备，所述的方法是采用三层方篮与三隔滚桶兼容的清洗方式，将含铜工件依次经过脱气碳氢超声波清洗A、脱气碳氢超声波清洗B、真空碳氢超声波清洗、防铜变色处理、真空蒸汽处理、真空干燥。所述的设备包括脱气超声波清洗槽A、脱气超声波清洗槽B、真空超声波清洗槽、保护剂槽、真空蒸汽清洗干燥槽、三层方篮、三隔滚桶等。本发明所述的方法能有效去除零件表面的冲裁油污，防止清洗后出现黄点/黄斑，可同时满足平片类零件和带角度零件的清洗和防护要求，清洗零件一次交验合格率为97％‑98％。

Description

一种防铜氧化碳氢清洗方法及其设备

技术领域

本发明涉及一种含铜工件的工业清洗方法，尤其是一种防铜氧化碳氢清洗方法及其设备。

背景技术

对铜及铜合金零部件采用触盖清洗机141B有机溶剂清洗工艺，具体工艺为：上料→141B粗洗→141B清洗→141B精洗→吸引干燥→下料。其中141B有机溶剂为HCFC-141B清洗剂。

以上工艺存在以下问题：

①环保问题：

《关于中国清洗行业逐步淘汰ODS的协议》要求为从2013年开始不能增加ODS类清洗剂的使用量，至2030年禁止使用。触盖清洗机使用的HCFC-141B属于过渡性清洗剂，对大气臭氧层有一定的破坏，属于限制使用的氟利昂系列清洗剂。

②零件防护性能较差问题：

触盖清洗机清洗后的铜及铜合金零部件，只是去除了零部件表面的油污和异物，由于没有进行防铜变色处理，零部件在存放过程中容易出现氧化变色问题，尤其是梅雨季节或环境湿度较大时零部件更容易出现氧化变色问题。

③原有141B清洗工艺不能满足多品种零部件的质量要求：

原有141B有机溶剂清洗工艺不能满足线圈焊片等镀锡件的清洗，批量生产周转、库存后零件的可焊性要求，满足不了多品种零部件的清洗质量要求。

总体来说，触盖清洗机141B有机清洗剂清洗工艺，存在不符合未来环保要求、不能满足多品种零部件清洗防护性能和可焊性要求等问题。

中国发明专利申请CN105642608A公开了一种铜件清洗工艺，包括脱气碳氢超声清洗，真空碳氢超声清洗，真空浴洗干燥处理，该工艺清洗后零件容易被再次氧化而影响后续焊接等使用，且对非平片类工件的清洗效果较差，不能满足多品种零部件的清洗质量要求。

发明内容

本发明所要解决的问题是克服现有技术存在的不足，提供一种防铜氧化碳氢清洗方法及其设备，采用两次碳氢清洗剂脱气清洗，结合一次碳氢清洗剂真空清洗，去除铜及铜合金零部件在金工冲裁过程中残留在零部件表面的油污及其它污物；利用HQ-21铜材钝化剂溶液进行防铜变色处理，在零部件表面形成一层透明有机保护膜，隔绝零部件与空气直接接触，减缓零部件发生氧化变色反应，提高零部件在存放过程中的防护性能，以确保清洗零件的品质；利用真空干燥方式替代传统吸引干燥，干燥清洗零件，有利于确保有机保护膜层均匀。

本发明所述防铜氧化碳氢清洗方法包含脱气碳氢超声波清洗A和脱气碳氢超声波清洗B，采用两步脱气碳氢超声波清洗的原因是：第一步脱气超声波清洗为粗洗，主要去除零件表面的铜粉及大部份油污，第二步脱气超声波清洗为精洗，主要起进一步去除零件表面、折弯处或沉孔残留的油污，防止零件清洗完工后在存放过程中油污泛出，导致出现发黄变色问题。采用两次脱气碳氢超声波清洗和一次真空碳氢超声波清洗，从而确保零件表面冲裁油污的去除，防止清洗后出现黄点/黄斑。

本发明所述防铜氧化碳氢清洗方法采用MD-100碳氢清洗剂作为清洗剂，其主要成分为正构烷烃类碳氢化合物，不含ODS碳氢清洗剂，ODS是消耗臭氧层物质(ozonedepleting substance)的缩写，ODS碳氢清洗剂在清洗行业中是指含有CFC—113(三氯三氟乙烷)、TCA(三氯乙酸)，CTC(四氯化碳)的清洗剂。用MD-100碳氢清洗剂替代HCFC-141B清洗剂，对臭氧层无破坏作用，符合环保要求。同时，HCFC-141B清洗剂沸点低、挥发快，损耗高，零件清洗成本6.74元/kg，而碳氢清洗成本为5.57元/kg，节约成本1.17元/Kg。按16吨/月实际产能计算，为公司节约成本：22.5万元/年。

本发明所述防铜氧化碳氢清洗方法采用三层方篮与三隔滚桶兼容的清洗方式，是为了同时满足平片类零件和带角度零件的清洗和防护要求，同时满足多品种零件的清洗质量和清洗产能要求。其中三隔滚桶利用中空滚桶的翻转解决平片零件在清洗过程中相互重叠存在的叠印和发黄问题，三层方篮利用方篮的水平抛动和超声波“空化”效应，确保带角度零件的清洗质量，并防止其变形。三层方篮治具确保带角度结构零件在清洗过程中不会相互挤压变形，三隔滚桶治具防止平片类结构零件在清洗过程中相互重叠，导致表面清洗不净发黄，和留下重叠印的现象。

本发明所述防铜氧化碳氢清洗方法，所述的脱气碳氢超声波清洗A、脱气碳氢超声波清洗B和真空碳氢超声波清洗都配有在线循环过滤装置，在清洗的同时对碳氢清洗剂进行在线连续循环过滤，去除清洗液中的铜粉等异物，确保清洗质量。倘若没有在线连续循环过滤装置，工件表面会残留异物影响后续的防铜变色处理工序，导致无法形成有效的完整的保护膜。所以，在线循环过滤装置与防铜变色处理相互配合，才能彻底解决工件存放过程中发绿、发黑的问题。

本发明所述防铜氧化碳氢清洗方法，采用真空蒸汽处理、真空干燥的目的是干燥的同时保护产品的外观。经过防铜变色处理后的含铜工件，若采用吸引干燥技术，零件表面会有保护剂残留，尤其是局部镀镍的含铜引出片，残留的保护剂导致零件表面发黄或呈现不均匀色泽，达不到外观及防护要求，而经过真空蒸汽处理、真空干燥则可以满足清洗、防护处理后零件的干燥性及外观要求。

本发明所述防铜氧化碳氢清洗方法，采用防铜变色处理是因为铜在潮湿空气中与二氧化碳或氯化物作用，会生成一层碱式碳酸铜或氯化铜，受到硫化物的作用会生成棕色或黑色的硫化铜。清洗含铜工件在存放过程中，尤其是梅雨季节或环境湿度较大时零部件极易出现的氧化变色问题，本发明采用质量浓度0.3％～5％HQ-21铜材钝化剂溶液作为处理液处理120S～180S，在清洗零件表面形成疏水性有机保护膜层，可有效防止清洗后的零件的存放过程中发生氧化变色，其中处理液质量浓度低于0.3％防护效果不佳，高于5％对防护效果提升不明显，且提高成本。HQ-21铜材钝化剂溶液为用溶剂稀释的HQ-21铜材钝化剂原液，其中溶剂为三氯乙烯、三氯甲烷、汽油或碳氢清洗剂中的任意一种，但不限于以上溶剂。

本发明所述防铜氧化碳氢清洗设备，采用循环过滤系统对碳氢清洗剂进行过滤，确保碳氢清洗剂洁净度，利用蒸汽发生器兼蒸馏再生机对碳氢清洗剂的废液进行回收再利用，实现碳氢清洗剂在线循环利用，节能、环保。

具体方案如下：

一种防铜氧化碳氢清洗方法，采用三层方篮与三隔滚桶兼容的清洗方式，将含铜工件依次经过脱气碳氢超声波清洗A、脱气碳氢超声波清洗B、真空碳氢超声波清洗、防铜变色处理、真空蒸汽处理、真空干燥，其中，所述的脱气碳氢超声波清洗A、脱气碳氢超声波清洗B和真空碳氢超声波清洗都配有在线循环过滤装置，在清洗的同时对清洗剂进行在线连续循环过滤。

进一步的，所述的脱气碳氢超声波清洗A、脱气碳氢超声波清洗B和真空碳氢超声波清洗中使用的清洗剂为MD-100碳氢清洗剂原液。

进一步的，所述的脱气碳氢超声波清洗A和脱气碳氢超声波清洗B的条件为温度30℃～40℃；时间120S～180S；超声波功率28KHZ；

任选的，所述的脱气碳氢超声波清洗A中在线连续循环过滤的过滤精度为50μm；

任选的，所述的脱气碳氢超声波清洗B中在线连续循环过滤的过滤精度为20μm。

进一步的，所述的真空碳氢超声波清洗中温度为30℃～40℃；时间130S～180S；真空度为10kPa～大气压反复变化，在线连续循环过滤的过滤精度为10μm。

进一步的，所述的防铜变色处理中使用的处理液为含有HQ-21铜材钝化剂的溶液，其中溶剂为三氯乙烯、三氯甲烷、汽油或碳氢清洗剂中的任意一种。

进一步的，所述的防铜变色处理中使用的处理液的质量浓度为0.3％～5％，室温下处理时间为120S～180S。

进一步的，所述的真空蒸汽处理的条件为真空度10kPa～15kPa；蒸汽温度为100℃～120℃；时间为180S；

任选的，所述的真空干燥的条件为真空干燥时真空度≤0.3kPa；时间为180S。

一种防铜氧化碳氢清洗方法的设备，包括脱气超声波清洗槽A、脱气超声波清洗槽B、真空超声波清洗槽、保护剂槽、真空蒸汽清洗干燥槽、三层方篮、三隔滚桶、蒸汽发生器兼蒸馏再生机、循环过滤系统，具体的，三层方篮或三隔滚桶用于放置待清洗工件，脱气超声波清洗槽A、脱气超声波清洗槽B、真空超声波清洗槽、保护剂槽、真空蒸汽清洗干燥槽依次相连，循环过滤系统分别与脱气超声波清洗槽A、脱气超声波清洗槽B、真空超声波清洗槽相连接，蒸汽发生器兼蒸馏再生机与循环过滤系统相连接。

有益效果：本发明所述防铜氧化碳氢清洗方法采用环保型碳氢清洗剂，对臭氧层无破坏作用，符合环保要求；采用两次脱气和一次真空碳氢清洗，确保零件表面冲裁油污的去除，防止清洗后出现黄点/黄斑；采用防铜变色处理可有效防止清洗后的零件的存放过程中发生氧化变色。所述的设备采用三层方篮与三隔滚桶兼容清洗方式，可同时满足平片类零件和带角度零件的清洗和防护要求，清洗零件一次交验合格率为97％-98％。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明技术方案作进一步阐述。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

本实施例中采用的MD-100碳氢清洗剂，为大连武藏新材料有限公司生产。

本实施例中采用的HQ-21铜材钝化剂，为杭州百木表面技术有限公司生产，将HQ-21铜材钝化剂液样品送检测中心，通过XRF检测HQ-21铜材钝化剂的RoHS符合性，检测结果为合格。

本实施例中采用的HQ-21铜材钝化剂溶液，是用溶剂对HQ-21铜材钝化剂进行稀释，其中溶剂可以是三氯乙烯、三氯甲烷、汽油或碳氢清洗剂中的任意一种，但不限于以上溶剂。

实施例1

将一批含铜引出片(平片类零件)放置在三层滚筒内，依次经过以下工序：

脱气碳氢超声波清洗A：温度30℃；时间120S；超声波功率28KHZ；过滤精度50μm；

脱气碳氢超声波清洗B：温度30℃；时间120S；超声波功率28KHZ；过滤精度20μm；

真空碳氢超声波清洗：温度30℃；时间130S；真空度为10kPa～大气压反复变化，过滤精度为10μm；

防铜变色处理：质量浓度为1％的HQ-21铜材钝化剂的三氯乙烯溶液，室温下处理120S；

真空蒸汽处理：真空度10kPa；蒸汽温度为100℃；时间为180S；

真空干燥：真空度≤0.3kPa；时间为180S。

经处理后，含铜引出片表面的干燥性和外观质量均能满足要求，其表面光亮无黄点/黄斑，清洗零件一次交验合格率为98.31％。

经处理后的含铜引出片存放6个月，过程中未出现发绿及黑点现象。

对清洗后的工件采用硅比色法检测有机硅符合性，经检测其有机硅含量均小于0.3ppm(有机硅的评判标准为小于0.5ppm)，有机硅检测满足行业要求。

实施例2

一种防铜氧化碳氢清洗方法的设备，包括脱气超声波清洗槽A、脱气超声波清洗槽B、真空超声波清洗槽、保护剂槽、真空蒸汽清洗干燥槽、三层方篮、三隔滚桶、蒸汽发生器兼蒸馏再生机、循环过滤系统，具体的，待清洗工件放置在三层方篮或三隔滚桶中，脱气超声波清洗槽A、脱气超声波清洗槽B、真空超声波清洗槽、保护剂槽、真空蒸汽清洗干燥槽依次相连，循环过滤系统分别与脱气超声波清洗槽A、脱气超声波清洗槽B、真空超声波清洗槽相连接，蒸汽发生器兼蒸馏再生机与循环过滤系统相连接。

清洗时，将铜及铜合金工件按照重量要求称重后，根据工件的形状选择放置于三层方篮或三隔滚桶内，具体的，平片类零件放置在三隔滚桶，带角度零件放置在三层方篮。将三层方篮或三隔滚桶放在自动清洗线上料工位，由程序自动控制，采用MD-100碳氢清洗剂作为清洗剂。首先，进入第一道脱气超声波碳氢清洗槽进行粗洗2min～3min，再转入第二道脱气超声波碳氢清洗槽进行精洗2min～3min，进一步去除油污。然后，转入真空超声波碳氢清洗槽作更充分的清洗2min～3min，再转入质量分数0.5％的HQ-21铜材钝化剂的碳氢清洗剂溶液槽进行防铜变色处理。最后，转入真空干燥槽干燥处理3min即可。

其中，循环过滤系统对碳氢清洗剂进行在线过滤，蒸汽发生器兼蒸馏再生机对碳氢清洗剂的废液进行回收再利用。

实施例3

将一批带角度的含铜工件放置在三隔方篮内，依次经过以下工序：

脱气碳氢超声波清洗A：温度40℃；时间180S；超声波功率28KHZ；过滤精度50μm；

脱气碳氢超声波清洗B：温度40℃；时间180S；超声波功率28KHZ；过滤精度20μm；

真空碳氢超声波清洗：温度40℃；时间180S；真空度为10kPa～大气压反复变化，过滤精度为10μm；

防铜变色处理：质量浓度为1％的HQ-21铜材钝化剂的碳氢清洗剂溶液，室温下处理180S；

真空蒸汽处理：真空度15kPa；蒸汽温度为120℃；时间为180S；

真空干燥：真空度≤0.3kPa；时间为180S。

经处理后，带角度的含铜工件表面的干燥性和外观质量均能满足要求，其表面光亮无黄点/黄斑，清洗零件一次交验合格率为97.85％。

经处理后的带角度的含铜工件存放6个月，过程中未出现发绿及黑点现象。

对清洗后的工件采用硅比色法检测有机硅符合性，经检测其有机硅含量均小于0.3ppm(有机硅的评判标准为小于0.5ppm)，有机硅检测满足行业要求。

实施例4

将一批含铜平片类零件放置在三层滚筒内，依次经过以下工序：

脱气碳氢超声波清洗A：温度35℃；时间150S；超声波功率28KHZ；过滤精度50μm；

脱气碳氢超声波清洗B：温度35℃；时间150S；超声波功率28KHZ；过滤精度20μm；

真空碳氢超声波清洗：温度35℃；时间150S；真空度为10kPa～大气压反复变化，过滤精度为10μm；

防铜变色处理：质量浓度为3％的HQ-21铜材钝化剂的三氯甲烷溶液，室温下处理150S；

真空蒸汽处理：真空度13kPa；蒸汽温度为110℃；时间为180S；

真空干燥：真空度≤0.3kPa；时间为180S。

经处理后，工件表面的干燥性和外观质量均能满足要求，其表面光亮无黄点/黄斑，清洗零件一次交验合格率为98.74％。

经处理后的工件存放6个月，过程中未出现发绿及黑点现象。

对清洗后的工件采用硅比色法检测有机硅符合性，经检测其有机硅含量均小于0.3ppm(有机硅的评判标准为小于0.5ppm)，有机硅检测满足行业要求。

实施例5

将一批含铜带角度零件置在三层方篮内，依次经过以下工序：

脱气碳氢超声波清洗A：温度37℃；时间165S；超声波功率28KHZ；过滤精度50μm；

脱气碳氢超声波清洗B：温度37℃；时间155S；超声波功率28KHZ；过滤精度20μm；

真空碳氢超声波清洗：温度37℃；时间145S；真空度为10kPa～大气压反复变化，过滤精度为10μm；

防铜变色处理：质量浓度为5％的HQ-21铜材钝化剂的三氯甲烷溶液，室温下处理140S；

真空蒸汽处理：真空度12kPa；蒸汽温度为115℃；时间为180S；

真空干燥：真空度≤0.3kPa；时间为180S。

经处理后，工件表面的干燥性和外观质量均能满足要求，其表面光亮无黄点/黄斑，清洗零件一次交验合格率为98.28％。

经处理后的工件存放6个月，过程中未出现发绿及黑点现象。

对清洗后的工件采用硅比色法检测有机硅符合性，经检测其有机硅含量均小于0.3ppm(有机硅的评判标准为小于0.5ppm)，有机硅检测满足行业要求。

对比例

将含铜工件30℃脱气清洗3min，之后30℃真空清洗3min，然后常温下用质量浓度为5％的HQ-21铜材钝化剂的三氯甲烷溶液处理3min，之后进行漂洗，最后真空干燥6min，获得清洗后的含铜工件A。

将含铜工件30℃脱气清洗3min，之后30℃真空清洗3min，然后常温下用质量浓度为5％的HQ-21铜材钝化剂的三氯甲烷溶液处理3min，之后进行漂洗，最后吸引干燥6min，获得清洗后的含铜工件B。

将含铜工件30℃脱气清洗3min，之后30℃真空清洗3min，最后真空干燥6min，获得清洗后的含铜工件C。

经比较，清洗后的含铜工件A外观OK，清洗后的含铜工件B表面有轻微裂痕，可能是所形成的保护膜不平整，吸引干燥过程破坏了其保护膜的良好外观，清洗后的含铜工件C表面有黄渍。

经处理后的含铜工件A、B、C在存放过程中先后出现了发黑现象，其中清洗后的含铜工件A存放到1个月后出现发黑，清洗后的含铜工件B和C存放一周后及出现发黄、发黑现象。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种防铜氧化碳氢清洗方法，其特征在于：采用防铜氧化碳氢清洗设备，所述设备包括脱气超声波清洗槽A、脱气超声波清洗槽B、真空超声波清洗槽、保护剂槽、真空蒸汽清洗干燥槽、三层方篮、三隔滚桶、蒸汽发生器兼蒸馏再生机、循环过滤系统，具体的，三层方篮或三隔滚桶用于放置待清洗工件，脱气超声波清洗槽A、脱气超声波清洗槽B、真空超声波清洗槽、保护剂槽、真空蒸汽清洗干燥槽依次相连，循环过滤系统分别与脱气超声波清洗槽A、脱气超声波清洗槽B、真空超声波清洗槽相连接，蒸汽发生器兼蒸馏再生机与循环过滤系统相连接；采用三层方篮与三隔滚桶兼容的清洗方式，将含铜工件依次经过脱气碳氢超声波清洗A、脱气碳氢超声波清洗B、真空碳氢超声波清洗、防铜变色处理、真空蒸汽处理、真空干燥，其中，所述的脱气碳氢超声波清洗A、脱气碳氢超声波清洗B和真空碳氢超声波清洗都配有在线循环过滤装置，在清洗的同时对清洗剂进行在线连续循环过滤，所述的脱气碳氢超声波清洗A中在线连续循环过滤的过滤精度为50μm；所述的脱气碳氢超声波清洗B中在线连续循环过滤的过滤精度为20μm；所述的真空碳氢超声波清洗中在线连续循环过滤的过滤精度为10μm；所述的真空干燥的条件为真空干燥时真空度≤0.3kPa；时间为180S。

2.根据权利要求1所述的防铜氧化碳氢清洗方法，其特征在于：所述的脱气碳氢超声波清洗A、脱气碳氢超声波清洗B和真空碳氢超声波清洗中使用的清洗剂为MD-100碳氢清洗剂原液。

3.根据权利要求1所述的防铜氧化碳氢清洗方法，其特征在于：所述的脱气碳氢超声波清洗A和脱气碳氢超声波清洗B的条件为温度30℃～40℃；时间120S～180S；超声波功率28KHZ。

4.根据权利要求1所述的防铜氧化碳氢清洗方法，其特征在于：所述的真空碳氢超声波清洗中温度为30℃～40℃；时间130S～180S；真空度为10kPa～大气压反复变化。

5.根据权利要求1所述的防铜氧化碳氢清洗方法，其特征在于：所述的防铜变色处理中使用的处理液为含有HQ-21铜材钝化剂的溶液，其中溶剂为三氯乙烯、三氯甲烷、汽油或碳氢清洗剂中的任意一种。

6.根据权利要求5所述的防铜氧化碳氢清洗方法，其特征在于：所述的防铜变色处理中使用的处理液的质量浓度为0.3％～5％，室温下处理时间为120S～180S。

7.根据权利要求1所述的防铜氧化碳氢清洗方法，其特征在于：所述的真空蒸汽处理的条件为真空度10kPa～15kPa；蒸汽温度为100℃～120℃；时间为180S。

8.一种利用权利要求1-7中任一项所述防铜氧化碳氢清洗方法的设备，其特征在于：包括脱气超声波清洗槽A、脱气超声波清洗槽B、真空超声波清洗槽、保护剂槽、真空蒸汽清洗干燥槽、三层方篮、三隔滚桶、蒸汽发生器兼蒸馏再生机、循环过滤系统，具体的，三层方篮或三隔滚桶用于放置待清洗工件，脱气超声波清洗槽A、脱气超声波清洗槽B、真空超声波清洗槽、保护剂槽、真空蒸汽清洗干燥槽依次相连，循环过滤系统分别与脱气超声波清洗槽A、脱气超声波清洗槽B、真空超声波清洗槽相连接，蒸汽发生器兼蒸馏再生机与循环过滤系统相连接。